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或许还有其他佛罗伦萨的影响需要纳入考虑，但正是在米兰，他表现出了对解剖学的强烈兴趣。实际上，1489年，列奥纳多正在计划写一本关于这个主题的“书”——一份论文手稿。有文字资料可以证明这一点：在残留的草稿和内容清单中，有一份的日期是1489年4月2日。列奥纳多后来为这本计划中的书或论文起名为《论人体》（De figura umana ），再次说明了解剖学和绘画的联系。 103
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1489年，36岁的列奥纳多思考着死亡的通用象征，即人的头骨。他在现藏于温莎城堡的3页手稿上描绘了8幅头骨速写——有侧面图、截面图，以及俯视图。 104 这些头骨画得很精致，阴影效果很美，并相当诡异。不同的草图展示了不同的细节：一幅描绘了面部的血管；一幅表现了眼眶及上颌窦（眼窝和颌骨）之间的关系；另一幅则是空腔颅骨的俯视图，描绘了颅内神经和血管。但正如附注所示，他的主要兴趣与其说是科学的，不如说是形而上学的。一幅草稿中的头骨按比例画成了正方形，列奥纳多在旁边写道：“在a—m线和c—b线相交的地方，就是所有感官的会合点。”
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他试图指出的这种“所有感官的会合点”，就是亚里士多德所假设的“共同感觉”（sensus communis）。在这里，各种感官得以被协调和诠释。共同感觉被描述为大脑三个“脑室”（ventricle）中最重要的一个，另两个脑室是收集原始感观数据的“印象”（imprensiva）和存储处理过的信息的“记忆”（memoria）。脑室仅指一个场所或腔室，但共同感觉也很活跃。以电脑类比，共同感觉类似中央处理器：既是一个物理实体，也是一个形而上的系统。在与头骨草稿同时期的一些笔记中，列奥纳多为这套经典理论写下如下定义：
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共同感觉是判断其他感官给予它的东西的东西。古代先哲总结说，人的解释能力来自一个器官，其他的五种感官都将信息送至这个器官……他们说这个共同感觉位于头部中央，在印象和记忆的区域之间。
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因此，共同感觉是理性、想象、智力，甚至灵魂的家园。列奥纳多继续写道：
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灵魂似乎栖息在这个器官中……这个器官被称为共同感觉。共同感觉不像许多人认为的那样散布在全身，而是集中一处，因为如果它遍布全身，又处处相同的话，便没有必要让不同感官会合了……共同感觉就是灵魂所在之处。 105
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“灵魂所在之处”，人类头骨的剖面草图，并测量数据以定位共同感觉。
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按照字面意思理解的话，我们可以从温莎城堡皇家图书馆收藏的头骨速写中得出一个非同寻常的想法，即列奥纳多为一个人的灵魂所在的地方提供了一个实际的参考坐标网，这当然太过于表面了。列奥纳多是在研究而非假设，他指出这个理论来自“古代先哲”，主要是亚里士多德，他还指出这一理论对其他古代先哲——柏拉图主义者、神秘主义者——的影响，他们认为万物有灵。尽管如此，这仍然是典型的列奥纳多式的飞跃——一定程度上惊人的研究潜力。通过这些速写所说明的这种清晰、冷静的研究，肯定有可能找到一个人大脑中的秘密。如果共同感觉真的存在，我们一定可以找到它；如果灵魂真的存在，也一定在那里。我们通过这些笔记听到了他的想法：他同时是魔术师和怀疑论者。他一丝不苟地凝视着头骨中的各个角落和腔室，眼中燃烧着强烈而模糊的好奇，其中交织着“恐惧与渴望——恐惧是因为害怕那个可怕的黑暗洞穴，渴望是想看看里面是否有什么奇妙的东西”。
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在其中一页头骨速写背面，他写下了日期，1489年4月2日，并列下他将要研究的主题。他从专门针对头部和面部的问题开始，因此与头骨系列速写联系在一起：
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肌腱会引起眼睛的运动，所以一只眼睛的运动会带动另一只。
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关于皱眉。
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关于眉毛的扬起和低垂。
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关于眼睛的睁开和闭合。
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关于鼻孔的翕动。
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关于张开嘴唇而牙关紧闭。
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关于噘起嘴唇。
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关于大笑。
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关于震惊……
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然后，他突然扩大了研究范围，这也是他的典型做法，几乎没有停顿，就从大笑和震惊所调动的肌肉运动突然转向：
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描述人一开始为何在子宫内，以及为何八个月大的胎儿无法存活。
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什么是打喷嚏。
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什么是打哈欠。
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